JP2009114953A - Micro-nozzle of fuel injection device and method for manufacturing micro-nozzle of fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射装置の先端に取り付けられるマイクロノズルおよび燃料噴射装置のマイクロノズルの製造方法に関する。 The present invention relates to a micro nozzle attached to the tip of a fuel injection device and a method for manufacturing the micro nozzle of the fuel injection device.
従来、インジェクタ（燃料噴射装置）によって燃料を高温高圧状態の液体状態または超臨界状態にして内燃機関の燃焼室に噴射することによって、燃焼室内に噴射した燃料の微粒化および気化を促進したり、燃焼を良好にしたりするといったことが行われていた。
このようなインジェクタとして、たとえば特開２００６−１８３６５７号公報に記載のものがある。
これはインジェクタの先端に燃料が通過する複数の貫通孔が設けられたマイクロノズルを取り付け、さらにマイクロノズルに電力を供給することによってマイクロノズルを発熱させるものである。
これにより、マイクロノズルの貫通孔を通過する燃料が昇温されて燃焼室内に噴射される。
An example of such an injector is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-183657.
This is to attach a micro nozzle provided with a plurality of through-holes through which fuel passes at the tip of the injector, and further supply power to the micro nozzle to cause the micro nozzle to generate heat.
As a result, the temperature of the fuel passing through the through hole of the micro nozzle is raised and injected into the combustion chamber.
ここで、燃料を高温状態（例えば、超臨界状態や気化状態）になるまで加熱するためには、貫通孔の径を１００μｍとした場合、少なくとも数十ｍｍ以上の貫通孔長さが必要である。しかしながら、例えばドライエッチングによって、貫通孔を形成しようとしても、貫通孔の径と貫通孔の長さのアスペクト比が大きすぎるため、所望の径や長さの貫通孔を有するマイクロノズルを作成することは困難である。
そこで、アスペクト比を小さくした基板を重ねることで、マイクロノズルを形成することも考えられるが、精度良く貫通孔の位置決めを行い、極小の径である貫通孔同士を連結することも困難であるといった問題があった。
そこで本発明はこのような問題点に鑑み、貫通孔の詰まりを防止しながらノズル板同士を連結することができる燃用噴射装置のマイクロノズルを提供することを目的とする。
Here, in order to heat the fuel to a high temperature state (for example, a supercritical state or a vaporized state), when the diameter of the through hole is 100 μm, a through hole length of at least several tens of mm is required. . However, even if trying to form a through-hole by dry etching, for example, the aspect ratio of the diameter of the through-hole and the length of the through-hole is too large, so a micro nozzle having a through-hole with a desired diameter and length is created. It is difficult.
Therefore, it is conceivable to form micro nozzles by stacking substrates with reduced aspect ratios, but it is difficult to position through holes with high precision and to connect through holes with a minimum diameter. There was a problem.
Then, in view of such a problem, an object of the present invention is to provide a micro nozzle of a fuel injection device capable of connecting nozzle plates while preventing clogging of through holes.
本発明は、複数の貫通孔が形成されたノズル板に、貫通孔のすべての開口部を覆う窪みを設け、ノズル板を積層したときにノズル板の貫通孔間に貫通孔の方向と直交する向きに広がる隙間を設けるものとした。 The present invention provides a nozzle plate in which a plurality of through holes are formed with depressions that cover all the openings of the through holes, and the nozzle plates are stacked and orthogonal to the direction of the through holes between the through holes of the nozzle plates. A gap extending in the direction was provided.
本発明によれば、ノズル板を積層したときに貫通孔の位置にずれが生じたとしても、積層したノズル板の貫通孔間の隙間によって貫通孔の位置ずれが許容され、貫通孔の詰まりを防止しながらノズル板同士を接合することができる。 According to the present invention, even when the positions of the through holes are shifted when the nozzle plates are stacked, the gap between the through holes of the stacked nozzle plates is allowed to be displaced, and clogging of the through holes is prevented. The nozzle plates can be joined together while preventing.
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
本実施例では、マイクロノズルを内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射装置に適用した場合について説明する。
図１は、燃料噴射装置の燃料噴射側端部近傍を示す断面図である。
燃料噴射装置１は、特に燃料噴射部分において筐体１００によって外周が囲まれている。
筐体１００の内部には、図示しない燃料ポンプによって加圧された燃料油を蓄える油圧室１０４が形成され、筐体１００の底壁（図１中の下方側）には油圧室１０４と連通する流量調節孔１０５が形成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described by way of examples.
In this embodiment, a case where a micro nozzle is applied to a fuel injection device that injects fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the vicinity of the fuel injection side end of the fuel injection device.
The outer periphery of the fuel injection device 1 is surrounded by the
A
油圧室１０４には図１中の上下方向に移動可能な針弁１０１が備えられ、針弁１０１を上下に移動させることにより針弁１０１の先端によって流量調節孔１０５を塞いだり、開口させたりすることができる。
この針弁１０１を上下に移動させることによって、油圧室１０４内から流量調節孔１０５を通って噴出される燃料油の流量を制御することができる。
The
By moving the
筐体１００の燃料噴射側には、流量調節孔１０５を覆うようにして保持構造体１１０が取り付けられる。
保持構造体１１０は、流量調節孔１０５の開口と対向する位置にマイクロノズル１４０を保持している。
なお保持構造体１１０は、セラミクスや石英などの熱伝導率の小さい絶縁物１１４を介してマイクロノズル１４０を保持している。
A
The
The
マイクロノズル１４０から伸びる２本の引き出し電極１１２ａ、１１２ｂは、保持構造体１１０および絶縁物１１４の内部を通って外部まで伸びている。
引き出し電極１１２ａ、１１２ｂに電圧を印加することによってマイクロノズル１４０が発熱し、マイクロノズル１４０に設けられた貫通孔３０２を通過する燃料油を昇温することができる、
Two
By applying a voltage to the
このように、油圧室１０４に供給された燃料油は、針弁１０１の動作によって流量調節孔１０５から噴出される流量が制御される。
そして、流量調節孔１０５から噴出された燃料油はマイクロノズル１４０によって昇温されて高温高圧あるいは超臨界状態とされて燃焼室内（図１中における燃料噴射装置１の下方側）に噴射される。
As described above, the flow rate of the fuel oil supplied to the
The fuel oil ejected from the flow
次に、マイクロノズルの詳細について説明する。
図２に、マイクロノズルの上面を示し、図３に、図２におけるＡ−Ａ部断面を示す。
マイクロノズル１４０は、ノズル板３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃを積み重ねて、四角柱形状に形成されている。
ノズル板３００Ａ〜３００Ｃは、ステンレス、銅、ニッケル合金、アルミニウム、チタンなどの金属類や、シリコン、ＳｉＣなどの半導体、あるいはセラミックス類などの電気的に通電加熱可能な材料で構成されている。
ノズル板３００Ａ〜３００Ｃには、それぞれ複数の貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃが設けられている。
これらの貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃより、図１に示す貫通孔３０２が構成される。
Next, details of the micro nozzle will be described.
FIG. 2 shows an upper surface of the micro nozzle, and FIG. 3 shows a cross section taken along line AA in FIG.
The
The nozzle plates 300 </ b> A to 300 </ b> C are made of electrically energizable and heatable materials such as metals such as stainless steel, copper, nickel alloy, aluminum, and titanium, semiconductors such as silicon and SiC, and ceramics.
The
These through
積層されたノズル板３００Ａ〜３００Ｃの外形は矩形をしており、さらに、その左右の両辺に電極３０９ａ、３０９ｂが設けられ、引き出し電極１１２ａ、１１２ｂがそれぞれ接続されている。
引き出し電極１１２ａ、１１２ｂに電力を供給し、マイクロノズル１４０に過渡的にパルス電圧を与える事でノズル板３００Ａ〜３００Ｃの急速加熱を行い、貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃを流れる燃料油と熱交換させる。
貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃは、燃料油と熱交換しやすいように、貫通孔の穴径をできる限り小さくし、さらにその本数はできる限り多く設ける。
図では簡略化のため、貫通孔の本数を減らして図示してある。
The outer shapes of the stacked
Electric power is supplied to the
The through
In the figure, for simplification, the number of through holes is reduced.
図２に示すように、マイクロノズル１４０の最上部に配置されたノズル板３００Ａに形成された貫通孔３０２Ａは、縦横等間隔に格子状に設置されている。
同様に、ノズル板３００Ｂ、３００Ｃに形成された貫通孔３０２Ｂ、３０２Ｃも、縦横等間隔に格子状に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
Similarly, the through
なお、図３に示すように、ノズル板３００Ｃに形成される貫通孔３０２Ｃの径は、他の貫通孔３０２Ａ、３０２Ｂよりも小径に形成されている。
このようにマイクロノズル１４０の先端側の貫通孔３０２Ｃを他の貫通孔３０２Ａ、３０２Ｂよりも絞ることにより、貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃを通過する燃料油の圧力を高くすることができる。
As shown in FIG. 3, the diameter of the
Thus, by narrowing the through
ノズル板３００Ａ〜３００Ｃの３枚のノズル板を積層することにより、燃料油を所望の温度まで上昇させるための加熱距離を確保することができる。
また、ノズル板１枚あたりの貫通孔のアスペクト比が２０以下であっても、複数積層することで、マクロに見ればアスペクト比を積層枚数分、倍増させることができる。
By stacking the three
Further, even when the aspect ratio of the through holes per nozzle plate is 20 or less, by stacking a plurality of through holes, the aspect ratio can be doubled by the number of stacked layers when viewed macroscopically.
図３に示すように、ノズル板３００Ａ、３００Ｂは外周端近傍のみが接続され、ノズル板３００Ａとノズル板３００Ｂとの間の貫通孔３０２Ａ、３０２Ｂが形成された部分にはスリット部３０４Ａが設けられている。
同様に、ノズル板３００Ｂとノズル板３００Ｃとは外周端近傍のみが接続されて、スリット部３０４Ｂが形成されている。
このように、スリット部３０４Ａ、３０４Ｂを設けたことにより、貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃを流れる燃料油に流れの乱れを生じさせ、燃料油の熱伝達を促進させることができる。
As shown in FIG. 3, the
Similarly, only the vicinity of the outer peripheral end of the
Thus, by providing the
次に、ノズル板の製造方法について説明する。
図４の（ａ）〜（ｄ）に、ノズル板３００Ａの製造工程を示す。なお、図４の（ａ）〜（ｄ）は、ノズル板を縦方向（燃料油の流れる方向）に切った時の断面図である。
図４の（ａ）に示すように、ステンレス、銅、ニッケル合金、アルミニウム、チタンなどの金属類や、シリコン、ＳｉＣなどの半導体、あるいはセラミックス類からなる薄い四角柱形状の基板３０１を準備する。
Next, a method for manufacturing the nozzle plate will be described.
4A to 4D show a manufacturing process of the
As shown in FIG. 4A, a thin square
基板３０１の材料の選択にあたっては、マイクロノズル１４０の使用環境（温度、圧力、燃料の性質等）や燃料油の噴射の粒径、形状、流量などを考慮して、単一あるいは複数の材料を組み合わせてもよい。また、ウエハ状態等のように１枚の基板上に複数個の基板３０１をレイアウトしてもよい。
本実施例では、ウエハ状態で複数のノズル板一度に形成するものとし、図４の（ａ）〜（ｄ）では１つのノズル板のみを示している。
In selecting the material of the
In the present embodiment, a plurality of nozzle plates are formed at a time in a wafer state, and only one nozzle plate is shown in FIGS.
また基板３０１は、製造工程において破損、変形のないこととし、また、所望の貫通孔に加工できる程度の厚みとする。例えば、直径が１００μｍの貫通孔を加工する場合は、その加工アスペクト比２０程度が限界であることから、基板３０１の厚みを２ｍｍ以内にしておくのがよい。
さらに、後の工程で基板同士を接合できるように、表面粗さはある一定以下にしておく。
The
Furthermore, the surface roughness is set to a certain level or less so that the substrates can be joined in a later process.
次に図４の（ｂ）に示すように、基板３０１に図２や図３に示した貫通孔３０２Ａのベースとなるベース孔３０２Ａ’を形成する。
ベース孔３０２Ａ’の形成方法としては、フォトリソグラフィとエッチングを組み合わせた微細加工技術を用いるのが好適である。
具体的には、基板３０１の材料とのエッチング選択比のとれる有機膜をコーティングして、露光、現像し、開口部分に対してエッチングを行ってパターン形成することができる。
また、ここではエッチングを用いているため、ベース孔３０２Ａ’は矩形や楕円など色々な形状に形成することができる。
本実施例では、ベース孔３０２Ａ’を円形に形成するものとする。
Next, as shown in FIG. 4B, a
As a method for forming the
Specifically, an organic film having an etching selection ratio with the material of the
Since etching is used here, the
In this embodiment, the
次に図４の（ｃ）に示すように、複数のベース孔３０２Ａ’が形成された領域に、すべてのベース孔３０２Ａ’の開口部を覆うようにしてエッチングを行い、基板３０１の上面に座繰り３０３を設ける。
座繰り３０３は、図２に示すようにノズル板３００Ａ（基板３０１が後の工程によってノズル板３００Ａとなる）を上方から見たときに中央部分に四角形状に設けられ、外周端近傍には設けない。
なお座繰り３０３を設けるためのエッチングは、ベース孔３０２Ａ’を形成する工程と同様のエッチングとする。
Next, as shown in FIG. 4C, etching is performed in a region where the plurality of
As shown in FIG. 2, the
Note that the etching for providing the
次に図４の（ｄ）に示すように、ベース孔３０２Ａ’と座繰り３０３が形成された基板３０１全体に絶縁膜３０５を付ける。
例えば、基板３０１がＳｉの場合、熱酸化することで、絶縁膜を付ける。
また、この工程ではまだウエハ状態であるため、プレートの外周部側面には、絶縁膜は付いていない。
絶縁膜３０５を設けることにより貫通孔３０２Ａが形成される。
以上の図４の（ａ）〜（ｄ）の工程により、ノズル板３００Ａが形成される。
なおノズル板３００Ｂ、３００Ｃも、ノズル板３００Ａと同様の工程で形成される。
Next, as shown in FIG. 4D, an insulating
For example, when the
Further, since the wafer is still in this process, an insulating film is not attached to the side surface of the outer peripheral portion of the plate.
By providing the insulating
The
The
次に複数のノズル板を積層し、マイクロノズルを形成する工程について説明する。
図５に、ノズル板を積層した状態を示す。
図５に示すように、絶縁膜がつけられた各ノズル板３００Ａ〜３００Ｃを重ね合わせる。
なお燃料噴射の先端側は、径の小さい貫通孔３０２Ｃが形成されたノズル板３００Ｃが配置されるように各ノズル板を積層する。
この時、各ノズル板３００Ａ〜３００Ｃの貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃの位置は同じライン上にしておくことが望ましい。
また、各ノズル板３００Ａ〜３００Ｃはダイシング済の状態で積層してもよいし、ウエハ状態のまま積層してもよい。
ただし、ウエハ状態で積層した場合には、積層のアライメントの精度を高くすることができる。さらに、最後に一括してダイシングすることで、工程数が削減できるというメリットがある。
Next, a process of stacking a plurality of nozzle plates and forming micro nozzles will be described.
FIG. 5 shows a state in which the nozzle plates are stacked.
As shown in FIG. 5, the nozzle plates 300 </ b> A to 300 </ b> C provided with an insulating film are overlapped.
In addition, each nozzle plate is laminated | stacked so that the
At this time, the positions of the through
Further, the
However, when stacking in a wafer state, the alignment accuracy of the stack can be increased. Furthermore, there is a merit that the number of processes can be reduced by dicing all together at the end.
各ノズル板には座繰りが設けられていることにより、各ノズル板の接合は、外周端近傍のみで接合される。
また、ノズル板３００Ｂ、３００Ｃに座繰りが設けられていることにより、ノズル板３００Ａ、３００Ｂの間には、貫通孔３０２Ａ、３０２Ｂと直交する方向に広がるスリット部３０４Ａが形成される。
同様に、ノズル板３００Ｂ、３００Ｃとの間には、貫通孔３０２Ｂ、３０２Ｃと直交する方向に広がるスリット部３０４Ｂが形成される。
Since each nozzle plate is provided with countersink, the nozzle plates are joined only in the vicinity of the outer peripheral end.
Further, since the
Similarly, a
積層した各ノズル板３００Ａ〜３００Ｃの接合方法については、例えば拡散接合、常温接合、さらにシリコンフュージョンボンディングなどの方法によって薄板同士を強固に接合する。
この時、接合される面はあらかじめ鏡面としておくことが望ましい。
About the joining method of each laminated | stacked
At this time, it is desirable that the surfaces to be joined are mirror surfaces in advance.
ここでノズル板の各接合方法の詳細について説明する。
拡散接合とは、材料同士を融点以下の温度に加熱、加圧密着させ、互いの原子の相互拡散により固相のまま接合する方法であり、固相で接合できるので溶融接合に比べて精度の高い接合を行うことができる。
主に金属同士やセラミックスと金属の接合に用いる。
この場合にも、接合面は鏡面としておくことが望ましい。
拡散接合を利用するときは、接合強度をあげる為に、接合部についてのみ絶縁膜を取り除くことが望ましい。
Here, the detail of each joining method of a nozzle plate is demonstrated.
Diffusion bonding is a method in which materials are heated and pressurized to a temperature below the melting point, and bonded in the solid phase by mutual diffusion of each other's atoms. Since it can be bonded in the solid phase, it is more accurate than fusion bonding. High bonding can be performed.
Mainly used for joining metals or ceramics to metals.
Also in this case, it is desirable that the joining surface be a mirror surface.
When using diffusion bonding, it is desirable to remove the insulating film only at the bonding portion in order to increase the bonding strength.
常温接合とは、２つの接合面にイオンビームを照射し、原子レベルでの活性な面を露出させ、その活性を利用してそのまま接触のみで接合を行うものである。
この接合方法では加熱等は必要なく、常温で接合することができる。
このとき、わずかな金属原子を接合面に残すことで、金属のみならずガラスやサファイアなど、ほとんどの物質が常温で接合できる。
ただし接合する条件として表面粗さ１ｎｍ以下とする必要がある。
The room temperature bonding is a method in which two bonding surfaces are irradiated with an ion beam to expose an active surface at an atomic level, and bonding is performed only by contact using the activity.
This bonding method does not require heating or the like, and can be bonded at room temperature.
At this time, by leaving a few metal atoms on the bonding surface, not only metals but also most substances such as glass and sapphire can be bonded at room temperature.
However, the surface roughness needs to be 1 nm or less as a bonding condition.
シリコンフュージョンボンディングは、親水化されたシリコンや酸化シリコン等の基板を、まず水素結合で張り合わせた後、加熱処理してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合により接合する技術で、少なくともどちらかが酸化されているシリコンウエハ同士を貼り合わせる場合に主に用いる。
その際、プラズマ酸化処理等を施した後に、接合することによりプロセス温度を低下させるなどの方法を取ることもできる。
Silicon fusion bonding is a technique in which substrates made of hydrophilic silicon, silicon oxide, or the like are first bonded together with hydrogen bonds, and then heat-treated and bonded by Si—O—Si bonds. At least one of them is oxidized. Mainly used when bonding silicon wafers together.
In that case, after performing a plasma oxidation process etc., it can also take methods, such as reducing process temperature by joining.
各ノズル板３００Ａ〜３００Ｃを接合した後、積層されたノズル板をダイシングにより個辺化し、図２、図３に示すようにノズル板の両側面にそれぞれ通電用の電極３０９ａ、３０９ｂを形成する。
電極３０９ａ、３０９ｂは、金属によって形成することができる。特に電極３０９ａ、３０９ｂの表面の参加を防止するため、ＡｕやＮｉで電極を形成することが望ましい。
特にＳｉを用いた場合には、そのままではすぐに自然酸化膜が付いてしまってコンタクトできなくなるため、側面のみを酸化膜を取り除き、Ａｕ／Ｔｉ等（再表面はＡｕ）で電極の形成を行う。
After joining the
The
In particular, when Si is used, a natural oxide film is immediately attached and contact cannot be made. Therefore, the oxide film is removed only on the side surface, and electrodes are formed with Au / Ti or the like (resurface is Au). .
本実施例は以上のように構成され、ノズル板に座繰りを設け、ノズル板同士を連結したときに貫通孔間に貫通孔の方向と直交する方向に広がるスリット部３０４Ａ、３０４Ｂを形成する構成としたので、ノズル板同士を接合し貫通孔を連結させる際に、ノズル板の接合時に貫通孔の位置ずれが生じたとしても、スリット部３０４Ａ、３０４Ｂによって位置ずれが許容され、貫通孔の詰まりを防止しながらノズル板同士を接合することができる。
また、貫通孔間にスリット部３０４Ａ、３０４Ｂを設けることで、貫通孔を流れる燃料油に流れの乱れを発生させることができ、燃料油の熱交換を効率よく行うことができる。
The present embodiment is configured as described above, and the nozzle plate is provided with a countersink, and when the nozzle plates are connected to each other, the
Further, by providing the
次に第１の変形例について説明する。
本変形例は、上記実施例におけるマイクロノズル１４０に代えてスリット部の形状が異なるマイクロノズル１４０Ａを備えたものであり、マイクロノズル１４０Ａ以外の他の構成については実施例と同様であるので説明を省略する。
図６にマイクロノズル１４０Ａの上面を示し、図７に、図６におけるＢ−Ｂ部断面を示す。
本変形例では、貫通孔３１２Ａが形成されたノズル板３１０Ａ、貫通孔３１２Ｂが形成されたノズル板３１０Ｂ、貫通孔３１２Ａ、３１２Ｂよりも小径の貫通孔３１２Ｃが形成されたノズル板３１０Ｃを積層し、実施例と同様に側面に電極３０９ａ、３０９ｂが形成されている。
また、隣り合う貫通孔３１２Ａ同士、貫通孔３１２Ｂ同士、貫通孔３１２Ｃ同士は互いに独立した状態となっている。
Next, a first modification will be described.
In this modification, instead of the
FIG. 6 shows an upper surface of the
In this modification, the
Further, the adjacent through
次に、ノズル板の製造方法について説明する。
図８の（ａ）〜（ｄ）に、ノズル板３１０Ａの製造工程を示す。なお、図８の（ａ）〜（ｄ）は、ノズル板を縦方向（燃料油の流れる方向）に切った時の断面図である。
図８の（ａ）、（ｂ）に示す工程では、図４の（ａ）、（ｂ）と同様に、基板３１１にエッチングによってベース孔３１２Ａ’を形成する。
次に図８の（ｃ）に示すように、基板３１１の上面において、各ベース孔３１２Ａ’の周りのみにエッチングを行い、座繰り３１３を設ける。
その後、図８の（ｄ）に示すように、ベース孔３１２Ａ’と座繰り３１３が形成された基板３１１全体に絶縁膜３１５を付け、貫通孔３１２Ａを形成する。
以上の図８の（ａ）〜（ｄ）の工程により、ノズル板３１０Ａが形成される。
なおノズル板３１０Ｂ、３１０Ｃも、ノズル板３１０Ａと同様の工程で形成される。
Next, a method for manufacturing the nozzle plate will be described.
8A to 8D show the manufacturing process of the
In the steps shown in FIGS. 8A and 8B, a
Next, as shown in FIG. 8C, etching is performed only around each base hole 312 </ b> A ′ on the upper surface of the
Thereafter, as shown in FIG. 8D, an insulating
The
The
次に複数のノズル板を積層し、マイクロノズルを形成する工程について説明する。
図９に、ノズル板を積層した状態を示す。
図９に示すように、絶縁膜がつけられた各ノズル板３１０Ａ〜３１０Ｃを重ね合わせる。
これにより、ノズル板３１０Ａとノズル板３１０Ｂとの接続部分には、貫通孔３１２Ｂの径を拡大したスリット部３１４Ａが設けられる。
同様に、ノズル板３１０Ｂとノズル板３１０Ｃとの接続部分には、貫通孔３１２Ｃの径を拡大したスリット部３１４Ｂが形成される。
また各貫通孔３１２Ａ同士、貫通孔３１２Ｂ同士、貫通孔３１２Ｃ同士は互いに独立している。
Next, a process of stacking a plurality of nozzle plates and forming micro nozzles will be described.
FIG. 9 shows a state in which the nozzle plates are stacked.
As shown in FIG. 9, the nozzle plates 310 </ b> A to 310 </ b> C provided with an insulating film are overlapped.
Accordingly, a
Similarly, a
The through
本変形例は以上のように構成され、ノズル板の貫通孔の開口部の周りに座繰りを設け、ノズル板同士を連結したときに貫通孔間に貫通孔の径を拡大したスリット部３１４Ａ、３１４Ｂが形成される構成としたので、ノズル板同士を接合し貫通孔を連結させる際に、ノズル板の接合時に貫通孔の位置ずれが生じたとしても、スリット部３１４Ａ、３１４Ｂによって位置ずれが許容され、貫通孔の詰まりを防止しながらノズル板同士を接合することができる。
This modified example is configured as described above, and is provided with a countersink around the opening of the through hole of the nozzle plate, and when the nozzle plates are connected to each other, a
次に第２の変形例について説明する。
本変形例は、上記実施例におけるマイクロノズル１４０に代えてマイクロノズル１４０Ｂを備えたものであり、マイクロノズル１４０Ｂ以外の他の構成については実施例と同様であるので説明を省略する。
図１０に、マイクロノズル１４０Ｂの上面を示し、図１１に、図１０におけるＣ−Ｃ部断面を示す。
本変形例では、実施例におけるノズル板３００Ａ〜３００Ｃの外周部分の形状が異なるノズル板３２０Ａ〜３２０Ｃを用い、各ノズル板３２０Ａ〜３２０Ｃのそれぞれの上面から電極３３０Ａ〜３３０Ｃおよび電極３４０Ａ〜３４０Ｃを取り出したものである。
Next, a second modification will be described.
In this modification, a
FIG. 10 shows an upper surface of the
In this modification, the
電極３３０Ａ〜３３０Ｃは、引き出し電極１１２ａに接続され、電極３４０Ａ〜３４０Ｃは、引き出し電極１１２ｂに接続されている。
ノズル板３３０Ａ〜３３０Ｃの両側面は、それぞれ支持部３２８Ａ〜３２８Ｃによって囲まれている。
The
Both side surfaces of the
なお各電極３３０Ａ〜３３０Ｃ、３４０Ａ〜３４０Ｃは、支持部３２８Ａ〜３２８Ｃによって覆われている。
貫通孔３２２Ａ〜３２２Ｃの形状、およびスリット部３２４Ａ、３２４Ｂの形状は実施例における貫通孔３０２Ａ〜３０２Ｃ、およびスリット部３０４Ａ、３０４Ｂと同様である。
The
The shapes of the through
次に、ノズル板の製造方法について説明する。
図１２の（ａ）〜（ｆ）に、ノズル板３２０Ａの製造工程を示す。なお、図１２の（ａ）〜（ｆ）は、ノズル板を縦方向（燃料油の流れる方向）に切った時の断面図である。
また図１３は、図１２の（ｃ）における基板の上面を示し、図１４は、図１２の（ｅ）における基板の上面を示す。
図１２の（ａ）、（ｂ）に示す工程では、図４の（ａ）、（ｂ）と同様に、基板３２１にエッチングによって貫通孔３２２Ａ’を形成する。
Next, a method for manufacturing the nozzle plate will be described.
12A to 12F show a manufacturing process of the
13 shows the top surface of the substrate in FIG. 12C, and FIG. 14 shows the top surface of the substrate in FIG.
In the steps shown in FIGS. 12A and 12B, through
次に図１２の（ｃ）に示すように、図４の（ｃ）と同様に、複数のベース孔３２２Ａ’が形成された領域に、エッチングによって基板３２１の上面に座繰り３２３を設ける。
さらに、基板３２１の左右の上面にもエッチングによって電極形成部３２６Ａ、３２６Ｂを設ける（図１３参照）。
ここで電極形成部３２６Ａ、３２６Ｂを設けることにより、電極３３０Ａ、３４０Ａを形成するためのスペースを確保することができる。
Next, as shown in FIG. 12C, similarly to FIG. 4C, a
Furthermore,
Here, by providing the
次に図１２の（ｄ）に示すように、ベース孔３２２Ａ’と座繰り３２３が形成された基板３２１全体に絶縁膜３２５を付け、貫通孔３２２Ａを形成する。
次に図１２の（ｅ）に示すように、基板３２１の電極形成部３２６Ａ、３２６Ｂが形成された部分において絶縁膜３２５の一部を取り除いてコンタクト孔３３１Ａ、３３１Ｂを形成する。
コンタクト孔３３１Ａ、３３１Ｂは、図１４中、破線で示すように電極形成部３２６Ａ、３２６Ｂの中央近傍部のみに形成されている。
さらにコンタクト孔３３１Ａ、３３１Ｂを覆うように、電極形成部３２６Ａ、３２６Ｂ上にＡｕ／Ｔｉ等によって電極部３３０Ａ、３４０Ａを形成する。
Next, as shown in FIG. 12D, an insulating
Next, as shown in FIG. 12E,
The contact holes 331A and 331B are formed only in the vicinity of the center of the
Further,
次に図１２の（ｆ）に示すように、基板３２１の外周部分に、電極部３３０Ａ、３３０Ｂを覆うようにして支持部３２８Ａを設ける。
支持部３２８Ａ内には電線３２９Ａ、３２９Ｂが入っている。
電線３２９Ａの一端が電極３３０Ａに接続され、他端が引き出し電極１１２ａに接続されている。同様に、電線３２９Ｂの一端が電極３３０Ｂに接続され、他端が引き出し電極１１２ｂに接続されている。
Next, as shown in FIG. 12F, a
One end of the
支持部３２８Ａは、基板３２１からの放熱を避ける為に、できるだけ熱伝導率・熱容量が低い材質が望ましい。
また、支持部３２８Ａの高さは基板３２１と同じ高さか、もしくは少し低めにしておく必要がある。
以上の図１２の（ａ）〜（ｆ）の工程により、ノズル板３２０Ａが形成される。
なおノズル板３２０Ｂ、３２０Ｃも、ノズル板３２０Ａと同様の工程で形成される。
The
Further, the height of the
The
The
各ノズル板３３０Ａ〜３３０Ｃの形成後、図１１に示すようにノズル板を積層する。
本変形例においても、実施例と同様に各ノズル板間にスリット部３２４Ａ、３２４Ｂが形成される。
After forming the
Also in this modification, slit
本変形例は以上のように構成され、上記実施例と同様に貫通孔の詰まりを防止しながらノズル板同士を接合可能であり、さらに、各ノズル板３２０Ａ〜３２０Ｃに電極３３０Ａ〜３３０Ｃ、３４０Ａ〜３４０Ｃを設けたので、ノズル板３２０Ａ〜３２０Ｃを積層したときノズル板同士にずれが生じたとしても、各ノズル板にそれぞれ電線を接続することができ、ノズル板の電極の接触不良を防止することができる。
This modification is configured as described above, and the nozzle plates can be joined to each other while preventing clogging of the through-holes as in the above-described embodiment. Furthermore, the
なお上記実施例および各変形例において、貫通孔を縦横等間隔に格子状に設置したが、図１５に示すように、ノズル板３５０に、隣接する貫通孔同士を結んだときに正三角形になるように貫通孔３３２を配置してもよい。
この場合には、各貫通孔３３２に流れる電流密度を均一にすることができる。
In the above-described embodiment and each modified example, the through holes are arranged in a lattice pattern at equal intervals in the vertical and horizontal directions. However, as shown in FIG. 15, when the adjacent through holes are connected to the
In this case, the current density flowing through each through-
１ 燃料噴射装置
１００ 筐体
１０１ 針弁
１０４ 油圧室
１０５ 流量調節孔
１１０ 保持構造体
１１２ａ、１１２ｂ 引き出し電極
１１４ 絶縁物
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ マイクロノズル
３００Ａ〜３００Ｃ、３１０Ａ〜３１０Ｃ、３２０Ａ〜３２０Ｂ ノズル板
３０９ａ、３０９ｂ、３３０Ａ〜３３０Ｃ、３４０Ａ〜３４０Ｃ 電極
３０２Ａ〜３０２Ｃ、３１２Ａ〜３１２Ｃ、３２２Ａ〜３２２Ｃ 貫通孔
３０３、３１３、３２３ 座繰り （窪み）
３０４Ａ、３０４Ｂ、３１４Ａ、３２４Ｂ、３２４Ａ、３２４Ｂ スリット部 （隙間）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
304A, 304B, 314A, 324B, 324A, 324B Slit (Gap)
Claims (6)
前記ノズル板に前記複数の貫通孔のすべての開口部を覆う窪みを設け、前記積層したノズル板の貫通孔間に前記貫通孔の方向と直交する方向に広がる隙間を設けたことを特徴とする燃料噴射装置のマイクロノズル。 It is a micro nozzle of a fuel injection device formed by laminating a nozzle plate in which a plurality of through holes are formed,
The nozzle plate is provided with depressions that cover all the openings of the plurality of through holes, and a gap that extends in a direction perpendicular to the direction of the through holes is provided between the through holes of the stacked nozzle plates. Micro nozzle of fuel injection device.
前記各貫通孔の開口部に、前記貫通孔の径を拡大する窪みを設け、前記積層したノズル板の前記貫通孔の連結部に大径部を設けたことを特徴とする燃料噴射装置のマイクロノズル。 It is a micro nozzle of a fuel injection device formed by laminating a nozzle plate in which a plurality of through holes are formed,
A micro of the fuel injection device, wherein a recess for enlarging the diameter of the through hole is provided in an opening of each through hole, and a large diameter portion is provided in a connecting portion of the through holes of the stacked nozzle plates. nozzle.
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